辽宁大学物理学院在光电化学分解水的研究上取得进展，范晓星教授与博士研究生江姗姗在国际高水平期刊Chemical Engineering Journal上发表了题为“FeS as hole transport pathway regulating charge transfer for efficient photoelectrochemical water splitting of hematite photoanodes”的论文，该期刊是SCI中国科学院一区Top期刊，影响因子为13.4。论文通讯作者为物理系范晓星教授，第一作者为物理学院2022级博士研究生江姗姗。
论文简介
光电化学分解水是利用太阳光和光电化学反应将水分解为氢气和氧气的一种绿色可再生能源技术。其核心目标是将太阳能高效地转化为化学能，以制备清洁燃料氢气。这一技术结合了光催化和电化学的优点，为解决全球能源危机和环境污染问题提供了具有前瞻性的解决方案。在众多光电催化材料中，三氧化二铁（Fe2O3）由于其独特的物理化学性质和广泛的应用前景，成为研究的热点之一。然而，Fe₂O₃存在载流子复合快、界面缺陷多等问题，其光电转换效率长期受限。在此，本文通过引入FeS层与助催化剂FeOOH构建Ti-Fe₂O₃/FeS/FeOOH光阳极，研究实现了光生空穴的高效分离与传输，同时减少了界面缺陷与载流子复合。实验结果显示，该设计的光电流密度提升至4.24 mA/cm²（1.23 V vs. RHE），并在与硅太阳能电池串联时实现了4.7%的太阳到氢转化效率（STH）。密度泛函理论（DFT）进一步揭示了界面化学键对电荷传输的促进作用，为高效稳定的PEC水分解和绿色制氢技术提供了新思路。
